TW201633354A - 控制處理基板用的離子束電流的裝置和方法及離子植入機 - Google Patents

控制處理基板用的離子束電流的裝置和方法及離子植入機 Download PDF

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Abstract

本發明揭露一種控制用於處理基板的離子束的裝置。所述裝置可包括：固定電極，用以經由固定電極孔傳導所述離子束並對所述離子束施加固定電極電位；接地電極總成，安置於所述固定電極的下游。所述接地電極總成可包括：基底；以及接地電極，鄰近所述固定電極安置並用以經由接地電極孔傳導所述離子束，所述接地電極能夠相對於所述固定電極沿第一軸線在第一位置與第二位置之間可逆地移動，其中當所述接地電極在所述第一位置與所述第二位置之間移動時，所述基板處的所述離子束的束電流發生變化。

Description

控制離子束電流的裝置和方法
本發明實施例涉及離子束裝置，且更具體而言，涉及在光束線離子植入機中控制離子束的元件及方法。
現今，離子植入機常常被構造成根據特定的一系列應用來使植入最優化。舉例而言，在某些應用中，以增大束電流（beam current）來增大欲被植入的基板的通量可有所助益。某些光束線離子植入機（beamline ion implanter）可用於在能量範圍內（例如，在1 keV與300 keV之間）對基板進行植入。舉例而言，在其中矽晶圓被擬定用於以不同的離子能量進行各種植入的狀況中，此種能力為處理例如矽晶圓等基板提供了靈活性。為了界定植入能量，離子束可在離子源與欲被植入的基板之間通過光束線離子植入機中的各種元件而經受加速及減速。
在用於在寬的能量範圍內（例如，在1 keV與300 keV之間）進行離子植入的離子植入機中，可方便地以目標能量（例如，50 keV）自離子源提取離子，而無論欲賦予至被植入於基板中的離子的目標離子植入能量如何。由於提取電流I 對提取電壓V具有依賴性（其中根據查爾德-蘭牟定律（Child-Langmuir law）I 與V3/2 成比例），故即使在低能量植入的情況下此種做法仍可確保自離子源提取足夠的束電流。因此，可通過用以調整離子束的束電位（束電壓）的加速/減速柱（acceleration/deceleration column，accel/decal column）來接收具有例如為50 keV或大於50 keV的初始離子能量的離子束，以將目標離子能量賦予至離子束。加速/減速柱可包括用以調整束電位並對離子束進行成型的多個電極。
為了確保穩定運作，加速/減速柱中的各種電極的電極間隔可被設定成足以防止電性擊穿或形成電弧（一種在較高電壓處趨向增大的過程）的距離。因此，加速/減速柱的接地電極與聚焦電極之間的電極間隔可被設定成避免在離子植入機的最高運作電壓（例如，300 kV）處發生電弧。此種做法可能因較低的離子能量而導致被提取的電流低於期望。鑒於這些及其他考量，需要進行本發明的改良。
提供此發明內容是為了以簡化形式介紹以下在具體實施方式中進一步闡述的一系列所選概念。此發明內容並非旨在識別所主張主題的關鍵特徵或本質特徵，也並非旨在幫助確定所主張主題的範圍。
在一個實施例中，一種控制用於處理基板的離子束的裝置可包括：固定電極，用以經由固定電極孔傳導所述離子束並對所述離子束施加固定電極電位；接地電極總成，安置於所述固定電極的下游。所述接地電極總成可包括：基底；以及接地電極，鄰近所述固定電極安置並用以經由接地電極孔傳導所述離子束，所述接地電極能夠相對於所述固定電極沿第一軸線在第一位置與第二位置之間可逆地移動，其中當所述接地電極在所述第一位置與所述第二位置之間移動時，所述基板處的所述離子束的束電流發生變化。
在另一實施例中，一種離子植入機可包括：離子源，產生用於處理基板的離子束；提取電極，提取處於初始束電位的所述離子束；以及可調式加速/減速柱，用以接收所述離子束並調節所述初始束電位。所述可調式加速/減速柱可包括：聚焦電極，用以經由聚焦孔傳導所述離子束並對所述離子束施加聚焦電極電位；以及接地電極總成，安置於所述聚焦電極的下游。所述接地電極總成可包括基底以及接地電極，所述接地電極用以施加與所述聚焦電極電位不同的接地電極電位並用以經由接地電極孔傳導所述離子束，所述接地電極能夠相對於所述聚焦電極沿第一軸線在第一位置與第二位置之間可逆地移動，其中當所述接地電極在所述第一位置與所述第二位置之間移動時，所述基板處的所述離子束的束電流發生變化。
在又一實施例中，一種操縱離子束的方法可包括：使用離子源產生所述離子束；將可調式加速/減速柱的接地電極排列於第一位置；當所述接地電極安置於所述第一位置時，在鄰近所述接地電極且位於所述接地電極的上游安置的所述可調式加速/減速柱的固定電極處對所述離子束施加第一固定電極電位；在所述固定電極處對所述離子束施加比所述第一固定電極電位小的第二固定電極電位；以及，因應於驅動元件中的用戶輸入，將所述接地電極移動至第二位置，其中所述接地電極及所述固定電極在所述第一位置界定第一間距並在所述第二位置界定小於所述第一間距的第二間距。
現在將參照示出某些實施例的附圖在下文中更充分地闡述本發明實施例。然而，本發明的主題可實施為諸多不同形式，而不應被視為僅限於本文中所述的實施例。相反，提供這些實施例是為了使此揭露內容將透徹及完整，並將向所屬領域中的技術人員充分傳達主題的範圍。在所有圖式中，相同的數字指代相同的部件。
本文中所闡述的實施例提供新穎的離子植入機，且在光束線離子植入機中提供新穎的裝置及可調式加速/減速柱（在本文中也被稱為「加速/減速柱（accel/decel column）」）以調整被提供至基板的離子束電流。本文中所用用語「加速/減速柱」指代具有用以傳送離子束並對所述離子束施加電位的多個電極的組件。所施加的電位可導致離子束的電位（電壓）相對於參照物（例如，地面）增大或減小。加速/減速柱可因此起到在自離子源提取離子束之後將所述離子束加速或減速至目標能量（例如，目標植入能量）的作用。加速/減速柱還可起到在離子束的離子能量及束電流範圍內提供目標束鏡片（optic）的作用。因此，加速/減速柱可運作以輸出具有目標形狀、大小、瞄準（collimation）、會聚或發散的離子束，其中目標實體不隨束離子能量或束電流而變化或者保持在可接受範圍內。
就本發明實施例而言，用語「可調式加速/減速柱」指代具有通過驅動元件（包括發動機、氣動元件或其他元件）的運作而能夠相對於加速/減速柱的另一電極移動的電極的加速/減速柱。本發明實施例的可調式加速/減速柱可提供如下所述的各種優點。舉例而言，第一個有利效果涉及在離子能量範圍內增大被提供至基板的可行束電流，第二個有利效果涉及提供一種便捷途徑來調整加速/減速柱中的電極間隔，而第三個有利效果涉及使加速/減速柱的束鏡片最優化以在離子能量及束電流的範圍內運作的能力。
圖1以區塊形式繪示根據本發明的各種實施例的光束線離子植入機的俯視平面圖，所述光束線離子植入機被示出為離子植入機100。離子植入機100包括用以產生離子束104的離子源102。離子束104可被設置成點波束（spot beam）或具有其中束寬度（沿笛卡爾坐標系示出的X方向）大於束高度（沿Y方向）的橫截面的帶狀束（ribbon beam）。按照本文中所使用的慣例，Z方向指代與離子束104的中心射線路徑平行的軸線方向。因此，Z方向的絕對方向及X方向（其中X方向垂直於Z方向）可如所示般在離子植入機100內的不同點處發生變化。離子束104可在對安置於基板平臺114上的基板116進行撞擊之前穿過分析器磁鐵106、品質解析狹縫108、並穿過瞄準儀112。在某些實施例中，基板平臺114可用以至少沿Y方向掃描基板116。在圖1示出的實例中，離子束104可被設置成被掃描器110沿X方向掃描的點波束，以使被掃描的離子束具有與基板116的寬度W相當的寬度。在其他實施例中，離子束104可被設置成帶狀束且可不使用掃描器110。在圖1所示的實例中，如對所屬領域中的普通技術人員而言將顯而易見，為清晰起見，省略了有利於離子植入機100的運作的其他光束線組件。
離子植入機100還包括以下所詳述的可調式加速/減速柱118。如圖1所示，可調式加速/減速柱118可安置於離子源102與分析器磁鐵106之間的點A處。在其他實施例中，可調式加速/減速柱118可安置於離子植入機100內的其他位置（例如，點B或點C）處。可調式加速/減速柱118耦合至驅動系統120。驅動系統120可調整可調式加速/減速柱118內的電極相對於其他電極的位置。此外，如下所述，此種可調性使得離子束104中的束電流能夠以離子束104的給定離子能量進行調整。
在各種實施例中，離子植入機100可用以為「低」能量或「中等」能量離子植入傳遞離子束，所述離子束包括1 kV至300 kV的電壓範圍（與單個帶電離子具有為1 keV至300 keV的植入能量範圍相對應）。如下所述，可根據離子束104的離子植入目標電壓、及離子束104的目標束電流而調整可調式加速/減速柱118中的電極（例如，接地電極）的位置。
圖2繪示根據各種實施例的可調式加速/減速柱118的變型的側視圖。在此實施例中，可調式加速/減速柱118包括端子電極202、聚焦電極204、及接地電極總成206。在某些實施例中，如所屬領域中所知，可調式加速/減速柱118可包括例如抑制電極等附加電極（圖中未示出）。端子電極202可包括端子電極孔（示出為孔222），以朝基板（參見圖1所示的基板116）傳導離子束104。聚焦電極204安置於端子電極202的下游並包括用以自端子電極202接收離子束104並朝接地電極總成206傳送離子束104的孔224。本文中所用用語「下游」指代相對於另一組件沿離子束的束路徑相對更靠近基板而定位的組件的位置。同樣地，本文中所用用語「上游」指代相對於另一組件沿離子束的束路徑相對更靠近離子源而定位的組件的位置。接地電極總成206安置於聚焦電極204的下游且包括基底208及接地電極210。所述基底包括孔228且所述接地電極包括孔226。這些孔用以朝基板116傳導離子束104。就此而言，基板116的位置可不同於圖2中所示的位置，例如為圖1中所示般。以下論述接地電極總成206的運作的細節。
在可調式加速/減速柱118的運作的一個實例中，可使用提取電極230以目標提取電壓（例如，50 kV）而自離子源102提取離子束104。此電壓可為緊鄰於離子源102的離子束104提供足夠的所提取束電流，以將目標束電流或束劑量（beam dose）傳遞至基板116。可調式加速/減速柱118可通過改變所提取離子束的電壓（電位）來調整由提取電極230所產生的離子束104的初始束電位，以賦予目標能量至離子束104來用於植入。倘若離子束104的初始（所提取）束電位為50 kV、且離子束104的目標植入能量為250 kV，則可在不同組件處設定以下電位。離子源102的主體可被設定為+250 kV，而用於自離子源102提取離子束104的提取電極230被設定為+200 kV。端子電極202可（但無需）被設定為+200 kV。接地電極210及基板116可被設定為接地電位（0V），而聚焦電極可被設定為中間電壓（例如+100 kV）。因此，由於離子束104橫貫可調式加速/減速柱118，故離子束104當在包括正離子時可自為+200 V的初始束電位加速至為0 V的束電位，使得單個帶電離子的離子能量自50 keV增大至250 keV。在此實例中，由於接地電極210與基板116處於相同電位，故無論由接地電極210與基板116之間的其他光束線元件（未示出）所進行的任何進一步減速如何，基板116處的離子束104的最終能量仍為250 keV。
間隔電源供應器（圖中未示出）可耦合至離子源102、提取電極230、端子電極202及聚焦電極204以將目標電壓（電位）獨立地提供至不同的元件。此外，接地電極總成206的基底208及接地電極210可維持在接地電位處。
圖2中還示出，接地電極210鄰近聚焦電極204而安置，此意指在聚焦電極204與接地電極210之間不存在其他電極。正如所指出，聚焦電極204的一個功能可為處理離子束104進而以目標方式對所述束進行成型。聚焦電極204可幫助維持離子束的目標形狀、大小、束發射度（beam emittance）、瞄準、發散或會聚。在聚焦電極204與接地電極210之間產生電場（electric field），所述電場中的場強度（field strength）可根據被施加至接地電極210及聚焦電極204的電位的不同而有所變化。在以上實例中，為100 kV的電位差（聚焦電極上為+100 kV且接地電極210上為0 V）可在接地電極210與聚焦電極204之間產生強的電場。
為了避免因過強的電場而導致可調式加速/減速柱118發生電弧或其他擊穿，將接地電極210與聚焦電極204之間的間隙或間距S設定為相對較大的距離可有所助益。根據本發明實施例，接地電極總成206被配置成使接地電極210能夠相對於基底208可逆地移動，且因此能夠相對於聚焦電極204移動。聚焦電極可相應地被視作固定電極。如圖2中所示，接地電極210可能夠在支撐構件212的幫助下沿軸線214移動，其中軸線214如所示般平行於Z軸。在不同實施例中，接地電極210可能夠在由第一位置P1及第二位置P2來表徵的端點之間移動。在某些實施例中，接地電極210可能夠在分立的位置（例如，包括P1及P2的一系列兩個、三個、或四個位置）之間移動。實施例不受此上下文限制。在其他實施例中，接地電極210可能夠在由第一位置P1及第二位置P2代表的端點之間的位置範圍內連續地移動。換言之，接地電極的位置可移動至P1位置與P2之間的任意設定位置，且可穩定地保持並運作於所述設定位置處。
在各種實施例中，接地電極210可能夠在跨越100 mm的範圍內沿軸線214移動。在其他實施例中，接地電極210可能夠在跨越150 mm的範圍內沿軸線214移動。實施例不受此上下文限制。在特定實施例中，接地電極210可能夠相對於固定電極（例如，聚焦電極204）而移動。以此種方式，當接地電極210被安置於第一位置P1（第一端點）中時，接地電極210可沿軸線214與聚焦電極204間隔開大於100 mm的第一間距S，且當接地電極210被安置於第二位置P2（第二端點）中時，接地電極210可與聚焦電極204間隔開小於30 mm的第二間距。這種使接地電極210相對於聚焦電極而移動的能力提供如以下所詳述的多個優點。
接地電極210的移動可由之前所論述的驅動系統120控制。驅動系統120可包括用戶介面（圖中未示出），以接收例如接地電極210的位置、被施加至聚焦電極204的電壓等參數、或其他參數的用戶選擇。驅動系統120還可包括用於調整接地電極210的位置的一個或多個元件。在一個實例中，可提供一個或多個驅動發動機（圖中未示出）以使接地電極210相對於基底208且相對於聚焦電極204而移動。驅動發動機可用以連續地在P1與P2之間使接地電極210的位置連續地發生變化。在另一實例中，氣動系統（圖中未示出）可耦合至接地電極210，以使所述氣動系統可在包括P1及P2的一系列分立的位置中放置接地電極210。
返回至其中端子電極202處的電位為200 kV且聚焦電極204處的電位為100 kV的實例，將接地電極210放置於位置P1處或位置P1附近可有所助益，且會在一個實例中形成為150 mm的間距S。以此種方式，由於延伸於接地電極210與聚焦電極204之間的電場（E）與ΔV/S（在此實例中ΔV= 100 kV-0 kV= 100 kV）成比例，故電場E可維持在可接受水準以避免發生電弧或擊穿。在離子源102的給定離子源條件下，被施加至提取電極230的給定提取電位、被施加至端子電極202的端子電極電位、及被施加至聚焦電極204的給定聚焦電極電位、被可調式加速/減速柱118所傳送的束電流可減小，以增大S。因此，在本發明的某些實施例中，S的目標值可基於以下兩者的折衷而經驗性地確定：即，在較小的S的值處具有較大的束電流且在較大的S的值處具有較高的可靠性。
在其中電極相對於彼此為靜止的傳統加速/減速柱結構中，當設計加速/減速柱時，電極之間的間隔可被設定為確保在包括例如300 kV左右的最高運作植入電壓處進行可靠運作。在此種傳統加速/減速柱硬體中，S的固定值可相對較大，例如為100 mm至150 mm。相比之下，由於在此種狀況中聚焦電極與接地電極之間的電壓差可約為10 kV，故當以較低植入電壓（例如，20 kV）運作時，為150 mm的間隔S可能不必要地為大。在接地電極與聚焦電極之間的電壓差為10 kV的情況下，在大於20 mm左右的距離處可能不會發生電弧。因此，在加速/減速柱的此種固定電極配置中，經由加速/減速柱所運輸的束電流可能被間隔S的不必要地為大的值而沒有必要地減少。
本發明實施例所帶來的一個優點包括根據由可調式加速/減速柱118所接收的離子束104的離子植入能量及束電流來調整間隔S的能力。因此，在為相對較高的植入能量（例如，175 keV至300 keV）的情形中，接地電極210的位置可被調整為更靠近位置P1，以使得間距S可具有相對較大的值（例如，位於100 mm至150 mm之間）。實施例不受此上下文限制。在為例如位於70 keV與160 keV之間的中間能量的情形中，接地電極210的位置可被移動為更靠近位置P2，其中間距S介於50 mm與100 mm範圍之間。此種做法可使得聚焦電極204與接地電極210之間的間隙中的電場強度被設定為最大值以提高離子束104的聚焦，其中在所述最大值處不會造成電擊穿。此最大值可在避免在可調式加速/減速柱118中發生電弧或其他電性擊穿的同時，使輸出至基板116的離子束104的束電流最大化。實施例不受此上下文限制。
在為相對較低的植入能量（例如，2 kV至30 kV）的情形中，間距S可維持在相對較小的值處（例如，位於20 mm至50 mm之間）。此外，由於此間距S相對較小，故輸出至基板116的束電流的量可相對於S的較大的值而增大，同時避免擊穿風險。實施例不受此上下文限制。
本發明人已調查了改變間隔S對由根據本發明實施例進行排列的可調式加速/減速柱所傳遞的束電流的影響。
在一系列實驗中，具有5 keV能量的硼（B+ ）離子束被傳遞至離子植入機中的基板，其中接地電極的位置自為102 mm的大間隔S（傳統加速/減速柱的特性）移動至為63 mm的中間間隔、且移動至為24 mm的小間隔。在為大間隔的情形中，0.82 mA被傳遞於興趣區（region of interest，ROI）處的基板處。在為中間間隔的情形中，興趣區處的束電流為1.31 mA，而在為小間隔的情形中，興趣區處的束電流為1.54 mA。因此，通過將接地電極的位置調整成比傳統裝置更靠近聚焦電極，5 keV 的B+ 束電流自0.82 mA至1.54 mA而增加了88%。
在附加調查中，使用經由加速/減速柱所運輸的70 keV As+ 束對相對於聚焦電極的不同接地電極位置進行了基於模型的仿真。在為102 mm的大間隔的情形中，經由光束線所運輸的70 keV As+ 束的束電流為18 mA，而在為51 mm的小間隔的情形中，經由光束線所運輸的70 keV As+ 束的束電流為26 mA。
被傳遞至基板的束電流可因此通過使接地電極與聚焦電極之間的間距S最小化而最大化。可慮及對使束電流最大化的考量之外的附加因素來對給定離子束的目標間距S進行設定。舉例而言，重新參照圖1及圖2，當離子植入機100運作以產生位於2 keV至40 keV能量範圍中的低能量束時，接地電極210的位置可在位置P1與位置P2之間的範圍內被調整至最佳位置，以使得離子束104在進入分析器磁鐵106之前具有最小發射度。
在各種附加實施例中，加速/減速柱可包括除圖2中所示者以外的附加組件。圖3A、圖3B及圖3C說明根據本發明的附加實施例的加速/減速柱302的運作。加速/減速柱302包括端子電極304、聚焦電極306、接地電極310、抑制電極314、筒透鏡318及基底320。接地電極310及基底320可形成設定在接地電位處的接地電極總成的部分。抑制電極314可包括抑制電極孔（圖中未單獨示出）。在某些實例中，抑制電極314及筒透鏡318可相對於地面以負電位偏置。圖3A、圖3B及圖3C中還示出聚焦電極孔308、接地電極孔312及分析器磁鐵322。如圖所示，離子束104一般而言是自左向右進行傳導。在傳輸期間，離子束104自離子源102被提取並在進入分析器磁鐵322之前由加速/減速柱302所處理。
如圖中所示，加速/減速柱302還包括被附接至基底320的多個支撐構件（被示出為支撐構件324）。接地電極310可能夠在支撐構件324的幫助下相對於基底320可逆地移動。在某些實施例中，可提供發動機驅動以使接地電極310相對於基底320沿軸線214移動。接地電極310還可包括多個套管（被示出為套管316）。套管316可附裝至接地電極310並分別沿圓周安置於支撐構件324周圍。套管316可能夠沿軸線214相對於支撐構件324滑動地移動。在圖3A、圖3B及圖3C所示的實例中，套管316分別安置於位置P3、位置P4及位置P5處。如圖所示，在位置P3處，接地電極310可鄰靠基底320，而在位置P5處，接地電極可延伸於距基底320最遠的距離處。另一方面，在位置P3處，沿軸線214位於接地電極310與聚焦電極306之間的間距S3為最大值，位置P4處的間距S4為中間值，而位置P5處的間距S5為最小值。
如圖3A至圖3C中還示出，抑制電極314可安置於接地電極310內並可耦合至接地電極310，以使得抑制電極314與接地電極310一致地移動。抑制電極314可被配置成對離子束104施加位於-3 kV至-10 kV範圍中的抑制電極電位，以抑制電子來防止輻射。
如圖3A至圖3C中還繪示，筒透鏡318包括兩個部分，所述兩個部分包括位置固定的第一部分（在圖3A至圖3C中被示出為右部部分）。筒透鏡318還包括安置於所述第一部分周圍並耦合至接地電極310的第二部分（在圖3A至圖3C中被示出為左部部分）。因此，筒透鏡318的左部部分不附接至筒透鏡318的右部部分，以使得左部部分能夠相對於右部部分滑動地移動。具體而言，在右部部分保持固定的同時，筒透鏡318的左部部分可與接地電極310的移動一致地移動，以使得筒透鏡318的長度可得到調整。筒透鏡318可用以在當離子束104穿過筒透鏡318且具有介於2 keV至40 keV範圍中的能量時對離子束104施加介於-3 kV至-40 kV範圍中的筒透鏡電位，以對離子束104進行成型。當離子束104的束能量為40 keV以上時，筒透鏡318可用以對離子束104施加接地電位。
在上述實施例中，可因應於包括任意便捷用戶介面（例如鍵盤、小鍵盤、觸控螢幕、或其他元件）的驅動系統中的用戶輸入來調整例如接地電極等可移動電極的位置。此外，可根據不同實施例以不同方式來控制接地電極的位置。舉例而言，在某些實施方式中，用戶可在用戶介面處明確地選擇接地電極位置。以此種方式，用戶可指定欲採用的目標接地電極位置，且因此通過輸入位置值來使得驅動系統將接地電極移動至指定位置而調整接地電極位置。
作為另外一種選擇，離子植入機可被預先校準，以使得能夠為與最終束電壓對應的給定植入能量預定對應接地電極位置。在此實施方式中，可僅為用戶提供欲被施加至離子植入機的一個或多個元件的一系列所選電壓，例如植入電壓、端子電極電壓、聚焦電極電壓等等。一旦電壓參數被指定，驅動元件便可用以使接地電極自動地移動至第一預定位置。當電壓隨後被調整時，驅動元件則可用以使接地電極自第一預定位置自動地移動至第二預定位置。
圖4繪示根據本發明的實施例的一種方法中所涉及的示例性操作。在區塊402中，使用離子源產生離子束。可以足以產生目標初始束電流的提取電壓來提取所述離子束。在區塊404中，將可調式加速/減速柱的接地電極排列於第一位置。在區塊406中，當接地電極安置於第一位置時，在接地電極上游且鄰近所述接地電極安置的可調式加速/減速柱的固定電極處對離子束施加第一固定電極電位。在各種實施例中，固定電極可為聚焦電極。在區塊408中，在固定電極處對離子束施加第二固定電極電位，其中第二固定電極電位小於第一固定電極電位。在區塊410中，在驅動元件中接收用戶輸入。用戶輸入可為對接地電極的位置的選擇。在區塊412中，使接地電極移動至第二位置，其中接地電極及固定電極在第一位置界定第一間隙且在第二位置界定小於第一間隙的第二間隙。
綜上所述，本發明實施例的可調式加速/減速柱可提供各種優點。舉例而言，第一個有利效果涉及在離子能量範圍內增大被提供至基板的可行束電流，第二個有利效果涉及提供一種便捷途徑來調整加速/減速柱中的電極間隔，而第三個有利效果涉及使加速/減速柱的束鏡片最優化以在離子能量及束電流的範圍內運作的能力。
本發明的範圍不受本文所述具體實施例的限制。事實上，通過前述說明及附圖，除了本文所述者之外，本發明的其他各種實施例及對本發明的修改將對所屬領域的普通技術人員顯而易見。因此，此種其他實施例及修改旨在落於本發明的範圍內。此外，儘管本文中已在用於特定用途的特定環境中的特定實施方式的上下文中闡述了本發明，但所屬領域的普通技術人員將認識到，其適用性並不僅限於此，而是本發明可在用於任何數量的用途的任何數量的環境中有利地實施。因此，應慮及本文所述本發明的全部範圍及精神來解釋下文所述的發明申請專利範圍。
100‧‧‧離子植入機
102‧‧‧離子源
104‧‧‧離子束
106‧‧‧分析器磁鐵
108‧‧‧品質解析狹縫
110‧‧‧掃描器
112‧‧‧瞄準儀
114‧‧‧基板平臺
116‧‧‧基板
118‧‧‧可調式加速/減速柱
120‧‧‧驅動系統
202‧‧‧端子電極
204‧‧‧聚焦電極
206‧‧‧接地電極總成
208‧‧‧基底
210‧‧‧接地電極
212‧‧‧支撐構件
214‧‧‧軸線
222、224、226、228‧‧‧孔
230‧‧‧提取電極
302‧‧‧加速/減速柱
304‧‧‧端子電極
306‧‧‧聚焦電極
308‧‧‧聚焦電極孔
310‧‧‧接地電極
312‧‧‧接地電極孔
314‧‧‧抑制電極
316‧‧‧套管
318‧‧‧鏡筒透鏡
320‧‧‧基底
322‧‧‧分析器磁鐵
324‧‧‧支撐構件
402、404、406、408、410、412‧‧‧區塊
A、B、C‧‧‧點
P1、P2、P3、P4、P5‧‧‧位置
S、S3、S4、S5‧‧‧間距
W‧‧‧寬度
X、Y、Z‧‧‧方向
圖1以區塊形式繪示根據各種實施例的離子植入機的俯視平面圖。 圖2繪示用以控制離子束的示例性裝置的側視圖。 圖3A至圖3C繪示根據本發明的附加實施例的示例性裝置的運作。 圖4繪示示例性製程流程。
102‧‧‧離子源
104‧‧‧離子束
116‧‧‧基板
118‧‧‧可調式加速/減速柱
202‧‧‧端子電極
204‧‧‧聚焦電極
206‧‧‧接地電極總成
208‧‧‧基底
210‧‧‧接地電極
212‧‧‧支撐構件
214‧‧‧軸線
222、224、226、228‧‧‧孔
230‧‧‧提取電極
P1、P2‧‧‧位置
S‧‧‧間距
X、Y、Z‧‧‧方向

Claims (15)

  1. 一種控制用於處理基板的離子束的裝置，包括： 固定電極，用以經由固定電極孔傳導所述離子束並對所述離子束施加固定電極電位； 接地電極總成，安置於所述固定電極的下游，所述接地電極總成包括： 基底；以及 接地電極，鄰近所述固定電極安置並用以經由接地電極孔傳導所述離子束，所述接地電極能夠相對於所述固定電極沿第一軸線在第一位置與第二位置之間可逆地移動，其中當所述接地電極在所述第一位置與所述第二位置之間移動時，所述基板處的所述離子束的束電流發生變化。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的用於處理基板的離子束的裝置，還包括驅動元件，所述驅動元件用以因應於用戶輸入而使所述接地電極在所述第一位置與所述第二位置之間移動。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的用於處理基板的離子束的裝置，還包括附接至所述基底的多個支撐構件，其中所述接地電極還包括分別沿圓周圍繞所述多個支撐構件安置的多個套管，其中所述多個套管能夠沿所述第一軸線相對於所述多個支撐構件滑動地移動。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的用於處理基板的離子束的裝置，其中所述固定電極是用以對所述離子束進行成型的聚焦電極，所述裝置還包括： 端子電極，安置於所述聚焦電極的上游，用以經由端子電極孔傳導所述離子束並對所述離子束施加端子電極電位； 抑制電極，具有安置於所述接地電極孔的下游的抑制電極孔，所述抑制電極用以對所述離子束施加抑制電極電位以抑制電子來防止輻射；以及 筒透鏡，至少部分地安置於所述接地電極總成內且用以對所述離子束施加筒透鏡電位。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的用於處理基板的離子束的裝置，其中所述筒透鏡包括第一部分及第二部分，所述第二部分圍繞所述第一部分安置並能夠沿所述第一軸線相對於所述第一部分滑動地移動。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的用於處理基板的離子束的裝置，其中所述接地電極能夠在包括所述第一位置與所述第二位置的多個分立位置之間移動。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的用於處理基板的離子束的裝置，其中所述接地電極能夠在所述第一位置與所述第二位置之間連續地移動。
  8. 如申請專利範圍第4項所述的用於處理基板的離子束的裝置，其中所述接地電極能夠相對於所述聚焦電極沿所述第一軸線移動介於100 mm至150 mm範圍的距離。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的用於處理基板的離子束的裝置，其中當所述接地電極安置於所述第二位置時，所述接地電極沿所述第一軸線與所述固定電極間隔開第一間距，所述第一間距小於30 mm，且當所述接地電極安置於所述第一位置時，所述接地電極沿所述第一軸線與所述固定電極間隔開第二間距，所述第二間距大於100 mm。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的用於處理基板的離子束的裝置，其中其中當所述接地電極處於所述第二位置時所述基板處的所述離子束的第一束電流比當所述接地電極處於所述第一位置時所述基板處的所述離子束的第二束電流大至少50%。
  11. 一種離子植入機，包括： 離子源，產生用於處理基板的離子束； 提取電極，提取處於初始束電位的所述離子束；以及 可調式加速/減速柱，用以接收所述離子束並調節所述初始束電位，所述可調式加速/減速柱包括： 聚焦電極，用以經由聚焦孔傳導所述離子束並對所述離子束施加聚焦電極電位；以及 接地電極總成，安置於所述聚焦電極的下游，所述接地電極總成包括基底以及接地電極，所述接地電極用以施加與所述聚焦電極電位不同的接地電極電位並用以經由接地電極孔傳導所述離子束，所述接地電極能夠相對於所述聚焦電極沿第一軸線在第一位置與第二位置之間可逆地移動，其中當所述接地電極在所述第一位置與所述第二位置之間移動時，所述基板處的所述離子束的束電流發生變化。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的離子植入機，其中所述可調式加速/減速柱還包括端子電極，所述端子電極安置於所述聚焦電極的上游並用以經由端子電極孔傳導所述離子束並且對所述離子束施加端子電極電位。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的離子植入機，還包括驅動元件，所述驅動元件用以因應於用戶輸入而使所述接地電極在所述第一位置與所述第二位置之間移動。
  14. 如申請專利範圍第11項所述的離子植入機，還包括附接至所述基底的多個支撐構件，其中所述接地電極還包括分別圍繞所述多個支撐構件安置的多個套管，其中所述多個套管能夠沿所述第一軸線相對於所述多個支撐構件滑動地移動。
  15. 一種操縱離子束的方法，包括： 使用離子源產生所述離子束； 將可調式加速/減速柱的接地電極排列於第一位置；當所述接地電極安置於所述第一位置時，在鄰近所述接地電極且位於所述接地電極的上游安置的所述可調式加速/減速柱的固定電極處對所述離子束施加第一固定電極電位； 在所述固定電極處對所述離子束施加比所述第一固定電極電位小的第二固定電極電位；以及 因應於驅動元件中的用戶輸入，將所述接地電極移動至第二位置，其中所述接地電極及所述固定電極在所述第一位置界定第一間距並在所述第二位置界定小於所述第一間距的第二間距。
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